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“复联”英雄,最像哪款自动驾驶芯片?

时间:2019-04-30 作者:EETimes China 阅读:
这几天《复仇者联盟4:终局之战》的话题刷屏朋友圈,观影之余,小编发现不久前,有“硅谷钢铁侠”之称的特斯拉创始人埃隆·马斯克发布了自家的自动驾驶芯片。放眼当前几家巨头级的自动驾驶芯片厂商,各有各的绝活,也有各自的阵营(联盟)。如果复联中的钢铁侠对应特斯拉,那业界其他几家厂商,分别对应哪位超级英雄呢?

这几天最火爆的话题就是复仇者联盟4:终局之战(Avengers:Endgame)电影了,在灭霸消灭了宇宙一半的生灵并重创复仇者联盟后,剩余的英雄们重新集结,背水一战,为漫威电影写下了传奇的终章。PabEETC-电子工程专辑

在观影之余,小编突然发现不久前,有“硅谷钢铁侠”之称的特斯拉(Tesla)创始人埃隆·马斯克(Elon Musk)发布了自家的自动驾驶芯片。特斯拉的自动驾驶功能,此前曾经采用Mobileye的芯片,几年前放弃Mobileye后,一直采用英伟达的自动驾驶方案。如今发布自家芯片,马斯克还不忘拿前任方案的参数来做一下对比,这个梁子算是结下了。PabEETC-电子工程专辑

汽车电子发展初期,以分布式ECU架构为主,芯片与传感器一一对应。随后汽车辅助驾驶系(ADAS)统渗透率越来越高,传统CPU算力难以满足,GPU因其在处理视频图片方面的优势逐渐称王。从ADAS想自动驾驶进化的过程中,大量传感器的加入,需要接受、分析、处理的信号大量且复杂,定制化ASIC芯片可在相对较低功耗水平下,将车载信息的数据处理速度提升,并且性能、能耗和大规模量产成本优于GPU和FPGA。PabEETC-电子工程专辑

放眼当前几家巨头级的自动驾驶芯片厂商,各有各的绝活,也有各自的阵营(联盟)。如果复联中的钢铁侠对应马斯克的特斯拉,那业界其他几家知名的自动驾驶芯片厂商,可以分别对应复仇者联盟中的哪位超级英雄呢?以下是小编的想法。PabEETC-电子工程专辑

钢铁侠:特斯拉FSD 计算机

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这个应该是没有什么争议了。马斯克在硅谷一直被称“钢铁侠”,还有说他就是钢铁侠的原型。除了本身超强的极客属性外,马斯克性格上的不羁和玩世不恭的态度,也像极了小罗伯特·唐尼(Robert Downey Jr.)所饰演的钢铁侠托尼·斯塔克。PabEETC-电子工程专辑

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在《钢铁侠2》片尾彩蛋中,马斯克本色出演PabEETC-电子工程专辑

其实在2017年末,业内就传出特斯拉正试图为其自动驾驶汽车制造首款芯片,马斯克本人也在2018年10月表示,距离制造这种芯片只有6个月的时间。果然在 4 月 23 日凌晨,在加州帕洛阿尔托举行的特斯拉自主投资者日(Autonomy Investor Day)上,马斯克亮出了自家的“全自驾计算机”(full self-driving computer,以下称 FSD 计算机),即之前所说的 Autopilot 硬件 3.0 。PabEETC-电子工程专辑

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马斯克表示,特斯拉Model S和Model X其实已经搭载全新的全自动驾驶芯片一个多月了,而且已经在Model 3中放置了10天。这意味着特斯拉首度使用了自研车载 AI 芯片,目前这款芯片正安装进特斯拉生产线上的每一台电动车中。在马斯克眼中,FSD 计算机已经足够支持“全自动驾驶”,未来车主仅需进行软件层面的更新就能让车辆达到自动驾驶的水平。PabEETC-电子工程专辑

tesla_chip_ai_4.jpgPabEETC-电子工程专辑

特斯拉方面表示,这款芯片具有双核神经网络阵列,也就是每颗芯片上配备两个神经网络处理器(Neural Network Processor,NNP),每个NNP有一个96x96个MAC的矩阵,32MB SRAM,工作在2GHz。一个NNP的处理能力是96x96x2(OPs)x2(GHz) = 36.864TOPS,单芯片72TOPS,板卡144TOPS。该芯片能处理 8 个摄像头同时工作产生的每秒 2100 帧的图像输入,相当于每秒 25 亿像素,表现是之前 2.5 版本的 21 倍左右。PabEETC-电子工程专辑

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从公布的一系列的参数来看,无疑是相当强大的一款硬件。144TOPS完胜竞争对手——也是之前合作伙伴英伟达目前最先进的21TOPS(这个参数后来被英伟达吐槽说用错了) 。牛X的参数也让马斯克放言“特斯拉的芯片是世界上最好的芯片”,并透露其下一代芯片已经在研发之中,未来会比3.0版的强3倍以上。PabEETC-电子工程专辑

相关阅读:马斯克称特斯拉自动驾驶芯片最牛,你相信吗?PabEETC-电子工程专辑

在过去的一个月时间里,特斯拉陆续放弃了英伟达提供的图像处理解决方案,而在更早以前,他们还放弃了Mobileye的方案并和对方隔空互怼。要知道,在复联电影中,钢铁侠和美国队长、绿巨人都是干过架的,要和剧情对上的话,美国队长我觉得应该是……PabEETC-电子工程专辑

美国队长:Mobileye EyeQ5

2016年,特斯拉宣布和Mobileye分手,EyeQ3成了最后一款用在特斯拉上的图像处理芯片。PabEETC-电子工程专辑

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大部分人认为,导致 Mobileye 和特斯拉分手的“导火索”是2016年 5 月的特斯拉 Autopilot 功能致驾驶人死亡事件。对于这起事件双方各执一词,也可以看出Mobileye 和特斯拉对自动驾驶未来发展的理解,其实本就存在者根本的区别,就像钢铁侠和美队在政治立场上的矛盾一样。PabEETC-电子工程专辑

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《美国队长3:内战》中,美队和钢铁侠一言不合就开战PabEETC-电子工程专辑

这次事故只是给了双方一个分手理由,但分手后的Mobileye并没有沉寂,很快他们被英特尔收购,并被宠上了天。PabEETC-电子工程专辑

不久前据The Information报道,英特尔为减少内部业务重叠,裁撤了硅谷自动驾驶汽车团队的数十名员工。此次裁员已经得到英特尔证实,但该公司表示,不代表在自动驾驶汽车项目上撤退。目前大部分相关工作在由其收购的公司Mobileye负责,而小编在日前参加Mobileye活动的时候,他对外界的介绍也统一采用“Mobileye,an Intel company”。PabEETC-电子工程专辑

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在去年英特尔发布的自动驾驶“Go Solution”中,已经为其产品和Mobileye的融合做好了规划。(Source:intel)PabEETC-电子工程专辑

其实从派系上来看,特斯拉和Mobileye都是坚定地视觉系ADAS方案支持者。Mobileye的核心优势是Eye Q 系列芯片,可以处理摄像头、雷达等多种传感器融合产生的大量数据,在L1-L3自动驾驶领域具有极大的话语权,目前出货量超过了2700万颗。PabEETC-电子工程专辑

Mobileye的早期产品——第三代芯片EyeQ3已经达到L2水平,在当今ADAS领域中占据统治地位。而目前的主力产品EyeQ4,最高支持同时处理 8 个传感器的图像数据(7 个摄像头+1 个激光雷达)——听起来很多,但是事实上,目前基于 EyeQ4 的辅助驾驶方案都是以单目前视摄像头的形式工作的。PabEETC-电子工程专辑
20190429-EYEQ4-Q5.jpgPabEETC-电子工程专辑
Mobileye EyeQ4 和 EyeQ5 的结构对比图。最大的区别是Q5多了Computer Vision Processor,这个简写为 CVP 的东西其实就是GPU。PabEETC-电子工程专辑
20190429-EYEQ4-Q5-1.jpgPabEETC-电子工程专辑
Mobileye与ST合作制造的EyeQ5芯片样品图PabEETC-电子工程专辑

Mobileye下一代芯片EyeQ5是为L5全自动驾驶研发的,增加GPU的目的很明确——GPU的架构更适合深度学习算法对大规模的并行运算的要求,相对于CPU,GPU的效率能够提高几十倍,CPU需要几个星期才能训练好的神经网络,用GPU几个小时就能搞定了。这是Mobileye在面对竞争对手——在GPU领域占据领导地位的英伟达,必须采用的对策。PabEETC-电子工程专辑

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和其他自动驾驶芯片厂商一样,Mobileye还选择用能效比来打击对手英伟达,这真的是GPU的软肋了。PabEETC-电子工程专辑

不过从 2016 年 5 月底发布开始,这颗芯片已经跳票到了 2021 年。最新消息是去年12月已经出了样板并通过了所有功能性测试,算力是上代产品的10倍,功耗只增加3倍,预计2021年率先由宝马实现装车。PabEETC-电子工程专辑

相关阅读:ADAS+智慧出行,自动驾驶两手都要抓PabEETC-电子工程专辑

另一个和钢铁侠曾经搭档,也打过架的是绿巨人,虽然主要是和反浩克装甲(Anti-Hulk)打……PabEETC-电子工程专辑

绿巨人:英伟达DRIVE XAVIER

首先从颜色上来说,没有其他家比英伟达更适合绿巨人了,他们在GPU领域也的确如绿巨人一般强大,芯片算力强大且具备很强的灵活性。但像绿巨人变身消耗巨大,恢复后要技能冷却好久一样,GPU用于机器学习功耗和成本都偏高,成为了其他竞争对手最常用的吐槽点。PabEETC-电子工程专辑

2015年初,英伟达发布了第一代 Drive PX, 只经过一年的时间第二代 Drive PX2就诞生了,它的强大性能震惊了业界,据说拥有 150 台 苹果MacBook Pro 的运算能力。Drive PX 2采用12核CPU,包含两颗新一代NVIDIA Tegra处理器(共8个A57核心和4个Denver核心)和两颗基于NVIDIA Pascal架构的新一代GPU,采用16nm FinFET工艺。有着 8 万亿次单精度浮点运算能力,在深度学习方面更是强大,每秒可以完成24 万亿次神经网络运算。PabEETC-电子工程专辑
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作为特斯拉用来替换Mobileye的方案,人们也常用EyeQ4和英伟达 PX2相比。结论是EyeQ4 并没有真正成为“未来汽车的大脑”——因为这款芯片目前只有一种存在形式,就是与摄像头封装在同一套方案中,而不是像 PX2 一样通过主板连接各个传感器,处于独立的地位。PabEETC-电子工程专辑

Drive PX2的性能当时被誉为“原子弹”,随后“氢弹”也马上出来了。代号为NVIDIA DRIVE AGX Pegasus的AI计算平台在2018年中推出,要注意的是,此平台采用的DRIVE XAVIER并非英伟达在2016年9月发布的那款“Xavier”处理器,两者从架构到各种参数都相差巨大。新的DRIVE XAVIER在深度学习的运算能力达每秒320万亿次浮点运算,超出PX 2性能10倍以上。Pegasus的AI性能相当于拥有100台服务器的数据中心。PabEETC-电子工程专辑

这也是上文中被特斯拉拿来对比的产品,当时英伟达就回应了:“特斯拉援引的Drive Xavier芯片定点运算性能是21TOPS,但实际应该是30TOPS。”PabEETC-电子工程专辑

nvidia,drive-agx-pegasus.jpgPabEETC-电子工程专辑

同时英伟达还表示,特斯拉拿集成了两颗FSD的全电路板来比较一颗Xavier也是胜之不武,应该比较的是集成了两颗Xavier和两颗GPU的DRIVE AGX PEGASUS,后者才是实现汽车自动驾驶的完整平台。更关键的是,DRIVE AGX PEGASUS的标称性能是320TOPS,也就是反超了特斯拉。PabEETC-电子工程专辑

nvidia-drive-px-comparison.jpgPabEETC-电子工程专辑

英伟达三代自动驾驶平台参数对比PabEETC-电子工程专辑

可以说,在AI深度学习的性能上,英伟达已经远远领先与Mobileye。 即使Mobileye计划在2020年推出EyeQ5单芯片的12TOPs放到现在,也已经被英伟达远远甩在了身后。高端计算平台 DRIVE AGX Pegasus 是很多公司在做 L4 级自动驾驶测试用到的芯片,合作伙伴众多,被认为前景广阔。PabEETC-电子工程专辑

但特斯拉 FSD (反浩克装甲?)的出现,可以认为是对英伟达 DRIVE AGX 的最大挑战。PabEETC-电子工程专辑

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蚁人:地平线征程2.0

蚁人的成名技不像上面三位大主角那么“高大威猛”,但却非常技术流,关键时刻能够出奇制胜。这点和中国本土企业地平线很像。PabEETC-电子工程专辑

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2015年成立之初,地平线就选择了一条旁人眼中非常冷门的赛道——人工智能芯片。当自动驾驶技术竞争愈演愈烈,地平线也不想错过这一爆点。2018年,他们发布了基于新一代地平线征程(Journey)2.0处理器架构(BPU2.0,伯努利架构)的自动驾驶计算平台Matrix1.0,并同国内外的多家 Tier1s,OEMs厂商开展深入合作,成为目前中国唯一在全球四大汽车市场(美国、德国、日本和中国)同顶级汽车Tier1s 和 OEMs 建立合作关系的智能驾驶创业公司。PabEETC-电子工程专辑

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据介绍,Matrix1.0能够为L3/L4级别自动驾驶提供感知系统,在31W功耗下同时进行20 类物体像素级语义分割、3D 物体检测和行人骨骼识别;支持4 路720P@30fps 图像处理,每帧60 个物体的检测输出;支持多传感器融合。可同时支持多个摄相机图像输入,毫米波雷达和激光雷达输入。PabEETC-电子工程专辑

20190429-horizon.jpgPabEETC-电子工程专辑

与Mobileye的Eye Q4对比,Matrix 1.0更加灵活和开放,后者不仅支持前视,还可以支持环视。Drive PX 2虽然也是强大的开放平台,许多初创公司正基于其平台进行感知方面的原型开发,但其在量产和部署方面有着很大的挑战,成本和功耗表现比较惊人,功耗达到数百瓦,还未达到车规级标准。同时,客户还需基于英伟达提供的原始算法进行二次开发,打造更加高效的AI算法,这也是一个巨大的门槛。PabEETC-电子工程专辑

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地平线征程2.0处理器与英伟达的处理器相比,优势在于功耗。两家的平台,去完成同样的一个处理任务,地平线的系统功耗是英伟达的十分之一,也就是说同等的产品需要超过一千瓦,地平线大概110瓦能耗就能解决,而且不需要水冷,可以说是拯救了普通汽车的电瓶和电器。PabEETC-电子工程专辑

说得也是啊,绿巨人变身后是有技能冷却时间的,而蚁人则以小取胜,跟你耗到底。这是在玩斗兽棋里的老鼠吃大象么?PabEETC-电子工程专辑

黑寡妇:AImotive aiWare3

AImotive是一家总部位于匈牙利布达佩斯的自动驾驶公司,在全球范围内拥有 170 人的团队,140 人专注在研发上,并且在 3 大洲的 4 座城市(布达佩斯、赫尔辛基、山景城、东京)拥有办公室。去年他们还称将在中国上海成立办公室,因为已经拿下了上汽的订单。PabEETC-电子工程专辑

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业界对他们的评价是很“另类”,小巧却很实用,就像复联中的寡姐一样……都来自东欧嘛,呵呵。更有趣的是,在AImotive的自动驾驶方案中采用了Nvidia的图形处理单元,但并没有使用Nvidia更昂贵的Drive PX AI超级计算机,“寡姐”和“绿巨人”的特殊关系可见一斑:)PabEETC-电子工程专辑

AImotive也是视觉派系的,主张依靠摄像头采集的数据实现自动驾驶。他们的观点是,驾驶员开车时主要依赖视觉,他们的参照物是道路标线、交通指示牌、红绿灯和周围的物体,想让激光雷达实现毫米级别的精确度,数字地图在精度上也得做到厘米级,而能实现数字地图厘米级精确度的公司屈指可数。所以直接跳过了高精度地图这个步骤,不过他们的CEO László Kishonti在接受采访时表示,未来也会安装激光雷达当后备军,前提是激光雷达的价格足够低。PabEETC-电子工程专辑

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目前AImotive拥有三大产品,即自动驾驶软件平台 aiDrive、人工智能神经网络加速芯片 aiWare 以及自动驾驶模拟器 aiSim,这三位一体的战略在 AImotive 的工作人员描述中,缺一不可。PabEETC-电子工程专辑

去年10月底,AImotive宣布推出该公司第三代可扩展、低功耗的硬件神经网络(NN)加速内核aiWare3。据AImotive称,通过赋予中央处理器和传感器融入单元新水平的性能,aiWare3可让汽车OEM和一级供应商在最短时间内生产L3自动驾驶汽车。PabEETC-电子工程专辑

aiware-hero-pilar.jpgPabEETC-电子工程专辑

早期AImotive全自动驾驶系统甚至不需要定制化的芯片,直接车厢后面放一台x86台式机跑自己的软件。至于后来为什么要自己开发芯片,Kishonti 认为“眼下图形处理单元是 AI 系统的中流砥柱,而英伟达已经统治了该市场,但他们GPU的功耗还是有点高”。新的 Drive PX Pegasus 功耗虽然仅为 500 瓦,但AImotive准备用 aiWare 将功耗降到 100 瓦以下。PabEETC-电子工程专辑

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基于Nvidia硬件的AImotive自动驾驶平台,放在汽车后备箱中运行PabEETC-电子工程专辑

其他英雄:???

除了以上五位,还有其他英雄和自动驾驶芯片厂商可以对应。雷神托尔、奇异博士、鹰眼、蜘蛛侠、银河小分队……厂商方面有高通、寒武纪、赛灵思(深鉴科技)、恩智浦等等,甚至还有自研芯片的整车厂商和互联网公司,比如车厂的代表通用、福特,互联网厂商代表谷歌、百度,出行平台代表Waymo、Uber,甚至苹果和华为也时不时传出在做汽车。PabEETC-电子工程专辑

虽然他们不一定都在做处理器级别的芯片,但都涉及雷达、传感器和车舱电子等整合方案,就像做手机一样,越做越大的前提下,谁都想有自己的芯片。PabEETC-电子工程专辑

而在复联电影中最晚出现,却实力最强的惊奇队长,这个位置小编决定空着。长江后浪推前浪,说不定哪天冒出一家新创自动驾驶芯片公司,有着惊天地泣鬼神的技术实力,这个位置就给它了。PabEETC-电子工程专辑

如果你对他们有好的安排,欢迎给我们留言讨论。PabEETC-电子工程专辑

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